ゲルマの落とし穴 その３ Co-60

ゲルマの落とし穴　その３　Co-60

サムピークという現象があります。
同時に捕らえた２種の光子エネルギースペクトルを一つのエネルギー値と見なしてカウント表記される現象です。
（サムとは足し算の意味です。）

Cs-134は、主に６つの光子エネルギーのガンマ線を放出します。
光子エネルギー(放出割合)
---
Cs-134
563 keV (   8.4%)
569 keV ( 15.4%)
605 keV ( 97.6%)
796 keV ( 85.5%)
802 keV (   8.7%)
1365 keV (3.0%)
他
---
アイソトープ手帳　p63

Cs-134のガンマ線　605keVと569keVのガンマ線が重なったピーク（サムピーク）は、1174keVに現れます。

一方、Co-60の放出するガンマ線は下記の通りです。
光子エネルギー(放出割合)
---
Co-60
1173keV (99.9%)
1333keV(100%)
他
---
アイソトープ手帳　p28

Cs-134のサムピーク　1174keVと

Co-60が放出する主要なガンマ線の一つである1173keVのエネルギー差は、1keVしかなく、ゲルマニウム半導体検出器の光子エネルギー分解能未満です。そのため装置の核種データベースソフトウェアは、Co-60として判定表記します。

ユーザーは、この場合、Co-60の別の光子エネルギースペクトルも同時に現れているかどうかで判別します。
すなわち、
1173keV (99.9%)
1333keV(100%)
が同時に検出されていれば、Co-60の存在は間違いはありません。
一方で、
605 keV ( 97.6%)　にCs-134が検出されている状態にて、
1174keVのいにCo-60が検出されているのであれば、こちらはCs-134のサムピークであると判定できます。

（参考）
http://www-sdc.med.nagasaki-u.ac.jp/coe/jp/activities/elearning/lecture/01-0105.html
長崎大学のe-learningのスライドです。
Co-60の２つのスペクトルをゲルマニウム半導体検出器とNaIシンチレーション式検出器でエネルギー分解能を比較しています。
（音声が有ります留意。）

http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2012/08/post-ca76.html
核種一覧表の見方

Q：初めて導入する測定所のマシンとして、LaBr3はどうでしょうか？

Q：初めて導入する測定所のマシンとして、LaBr3はどうでしょうか？

TechnoAP社　LaBr3シンチレーション式ガンマ線スペクトロメータ、TS-150Bの評価

１．長所：

（１）LaBr3の最大の特徴は、Cs-137の独立定量

LaBr3は、エネルギー分解能がNaIよりも２倍近く高いため、近隣核種の影響を受けずに（すくなくとも今まで検査した検体で、662keV周辺に疑似核種は存在していません。）
特に、土壌や堆肥などでのK-40の影響や、Cs-134、Bi-214が混在している時であっても、Cs-137の存在のみを独立して検出できます。
NaIシンチは、この芸当はできません。

２．欠点：

（１）検出センサの体積が小さい
LaBr3は、エネルギー分解能がNaIよりも２倍近く高いため、S/Nは稼げます。
また、結晶としての検出効率は、NaIに較べ、約１．３倍あります。（％１）
ただし、大きな結晶を得にくいため、現状入手可能な機種は、１．５インチ品が最大です。
結果、NaIの３インチ機に較べると、10Bq/kg未満では、検出限界値は劣ると想います。
2.5インチNaIと較べるとどちらが検出効率が高いのか、不明です。
きちんと比較したことがありません。

（２）Cs-134誤検出
Laの同位体元素の自己崩壊によるコンプトン後方散乱のがピークが、Cs-134の山、796keV付近にあります。
このため、NaIがCs-134の定量に使う領域(ROI:Resion Of Interest)に使えません。そのため、Cs-134を605keVのROIで定量します。
結果、609keVのBi-214の影響を受けます。

現在のソフトウェアドライバのバージョンでは、Cs-134が無くても、
土壌検査をすると、Cs-134を（Bi-214に依存して）誤検出します。
その場合、Cs-137は、NDなので、放射性セシウムは含まれていないと判断しなければなりません。こうした運用オペレータのスキルが必要です。

ただし、このCs-134誤検出の欠点は、NaIも全く同様です。
NaIは、Cs-134を796keVで定量(A)、605-622keVでCs-134+Cs137を定量(B)
A→Cs-134
B-A→Cs-137
と定量します。
ここに、要因として、
バックグランド、
K-40のコンプトン散乱増加。
の影響を差し引きます。
結果、Bi-214,Tl-208,などの天然核種の影響は回避できません。

３．他
弊社では、LaBr3機は、１０時間稼働し、
1.0Bq/kg (1.645σ)
で使っています。
検出された場合のLaBr3でのCs-137の定量値は、
クロスチェックするゲルマニウム半導体検出器のCs-137の定量値に較べ、「常に大きい」です。

結論：
LaBr3 (TechnoAP TS-150B)は、Cs-137のスクリーニングマシンとしては非常に優秀ですが、10Bq/kg以下では、NaI-3インチ機と比較すると、検出限界や、定量精度の観点から、ダントツお勧めの機種とは言い切れません。

別の言い方をするならば、ゲルマニウム半導体との連携定量（クロスチェック）体勢が確保できるのであれば、２台体制の最初の１台として導入は有りだと考えます。

例えば、県所有のGeをクロスチェックに使用できる環境を整えておいて、市民測定所側で、LaBr3機を導入する、というのは理想的な体勢です。

http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2011/09/2ts150b-9d43.html

（2012-9-10、一ノ瀬@iSHL　iMeasure Shinshu Houshanou Laboratory ）

参考）
信州放射能ラボFAQ
Q10：高品位コースでの測定結果がセシウム１３４のみ検出の場合、
どんなことが考えられますか？

％１）
http://speed.sii.co.jp/pub/segg/hp/prod_detail.jsp?mcatID=328&sbIcatID=460&prodID=50415#ProductDetail
http://www.ortec-online.com/download.asbx?AttributeFileId=e0a47196-05ea-4e35-a5a7-7ab39c66f6e1

非電化工房 CSK-3i

非電化工房　CSK-3i
http://www.hidenka.net/topics/csk/index.htm

detector : NaI(Tl)

detector size : 3 x 3 inch


ADC

I/F : 

Pb 厚さ50mm
Cu厚さ3mm
重量：155kg
価格　１０５万円（税込み、送料別）
標準添付品：ノートPC、マリネリ容器（ｘ４）、校正用線源
問い合わせ先：
株式会社　非電化工房
栃木県那須町寺子丙2783-22

E-mail: info@hidenka.net

memo
市民測定所（長野県軽井沢）にて導入済み。

ポニー工業 SX-SPA

食品放射線モニタ SX-SPA
2×2" NaI（TI）シンチレータ
1リットル（マリネリ容器使用）
検出限界：約30Bq/リットル（鉛シールド有）
鉛（Pb）t=15mm
約 18kg（ベース部、カバー部）
http://www.rex-rental.jp/anz/sx-spa.html
（未整形記事です。）

ゲルマニウム半導体検出器 テクノエーピー TG150B 始動

ゲルマニウム半導体検出器が信州放射能ラボに導入されました。
メーカー：テクノエーピー社
モデル：TG150B
シリアル番号：TGP10001

現在、検出限界能力把握のために、試運転中です。
６月１３日より正式に商用稼働開始予定です。

□　検出限界値の把握
容器　１L（マリネリ）、７５０ｍL（タッパ）、６３０ｍL（V5容器）、５００ｍL（タッパ）につき、検出限界値の把握をしています。

検証結果報告第一弾は、５００ｍL（タッパ）です。

１５分間　Ｃｓ−１３７，Ｃｓ−１３４それぞれ　10Bq/kg
といったところでしょうか。
引き続き、マリネリ１Lでの検出限界を調査し、ご報告します。

□　光子エネルギースペクトル



ゲルマニウム半導体検出器はこのように、Cs-134(605keV)とCs-137(662keV)を明確に分離する。

更に、このグラフからは、Cs-134(605keV)の周辺に、Tl-208(583keV)や、Bi-214(609keV)が有ることが判る。

NaI、LaBr3、CsI、などのシンチレーション式のベクレルモニタは、Cs-134や、Cs-137の定量に、この光子エネルギー領域を使っている。

そのため、土壌や雪などの測定を行った際に、実際に検出された核種は、Tl-208や、Bi-214であるにも関わらず、ベクレルモニタは、放射性セシウムであると「誤」検出する場合が有る。

放射能測定所のオペレータは留意すべきポイントだ。

ベクレルモニタを選ぶ１０の注意点

ベクレルモニタを選ぶ１０の注意点

ベクレルモニタ要求仕様書（案）

１．この文書の目的

昨年度、手を挙げた自治体に対して、消費者庁からベクレルモニタの配分が始まりました。（＊１）
未来の子どもたちから借りた貴重な税金です。
タダでもらうからと、自治体職員は、メーカーや販売代理店に機種選定を丸投げしないでください。
タダでもらうからと、自治体住民は、自治体職員に機種選定を丸投げしないでください。
機器の能力を把握し、選定に積極的に関わっていきましょう。
ということで、
ベクレルモニタをどのような観点で選定すべきか、を書きます。

２．ベクレルモニタとは、

食品や飲料水の放射能濃度を測定する専用の測定装置です。
部品と構造は、自治体が空間線量率［μSv/h］を測定している装置と同等の機械を主要部品とし、更にその回りを鉛（なまり）で囲った構造を持つ計測装置です。
正式には、
「ヨウ化ナトリウムを使った、シンチレーション式ガンマ線スペクトロメータ」
と言います。
現在、国内で販売されている製品の定価は、１８０万円〜４６０万円です。

３．押さえて置くべき仕様

３−１．本体性能
　１）シンチレーション結晶の体積(Typ. Φ３inch)
　２）検体容器の容積（Typ. 1L)
　３）検体容器の周りを覆う鉛遮蔽体の厚さ（Typ.50mm)
　４）放射能検出＆定量のためのソフトウェアプログラム
　５）製品は国産か海外品か
　６）ソフトウェア画面、取り扱い説明書は日本語で書かれているか

３−２．価格と納期
　７）本体価格　１８０万円〜４６０万円
　８）校正の費用、故障時の修理期間と修理費用
　９）納期
３−３．サポート
　１０）販売代理店担当者、メーカー営業担当者の対応

４．現在国内で入手可能なベクレルモニタ
　ベクレルモニタ一覧　＊２）

５．この記事のお問い合わせ先
　アイメジャー株式会社　信州放射能ラボ
　電話　０２６３−５０−８６５１
　メール　info@imeasure.jp
　担当　一ノ瀬
　詳細は、後ほどメールマガジンで。
http://www.mag2.com/m/0001372810.html
　（GW連休中に第１号を発行予定です。←すみません。まだ宿題温存中^^;)）

■次回記事予告：測定時間と検出限界のグラフをどのように読むか。

■補足１

・メーカーは、自社の製品が如何に性能が高く、安いかを売り込むでしょう。

・でも、ベクレルモニタの検出限界と測定時間の関係は、物理的に上記の仕様で限界値が決まります。

・簡単に言うと、検出限界値（理論値）は、（測定時間ｘ検体容積）の平方根に反比例します。つまり、測定時間を４倍すると半分に、１００倍すると１０分の１になります。

・従って、検出部（シンチレータ）の容積が大きい程、短時間で狙った検出限界値を達成できます。一度にセットできる検体の容積が大きい程、同じことが言えます。（但し、容器は、それだけ検体の量も要求します。）

・暫くは、かつて有った、デジカメの画素数だけの競争や、イメージスキャナの光学解像度だけの競争、のように単に数字の競争になると思いますので購入者は注意が必要です。

■補足２
写真撮影にたとえると、
・シンチレーション式のサーベイメータがフィルム（センサ）、
・放射能を調べたい検体が被写体、
・フィルムが被写体以外の光（ガンマ線）で露光しないように、真っ暗にするための遮蔽箱が、鉛容器。
に相当します。

カメラの裏フタを開けると写真が撮れないように、鉛遮蔽しない方法で、放射能測定した放射能濃度の測定結果（例えば、鉛遮蔽せずにサーベイメータだけで計測）は、あくまで参考値であると考えるべきです。

夜景や星の写真撮影をしている方は理解し易いと思いますが、
（１）しっかり遮蔽しないと、光が漏れます。→　鉛は厚いほど良い。
（２）センサの寸法が大きい程、綺麗な写真が撮れる。→センサの寸法、容積は大きい程良い。
（３）しっかりと露光時間を掛ける程、綺麗な写真が撮れる。→測定時間は長い程、精度が高く（検出下限値が低く）なる。

＊１）消費者庁からベクレルモニタの配分
http://www.caa.go.jp/jisin/index.html#m021
http://www.caa.go.jp/jisin/pdf/20120426_4_haibun.pdf

＊２）ベクレルモニタ一覧　2011.11.27時点
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/2011/10/post-625d.html
カテゴリ記事　ベクレルモニタ　２０１２．４．５現在　
http://imeasure.cocolog-nifty.com/isotope/cat22912414/index.html

ベクレルモニター Techno-X FD-08Cs40 / FD-08Cs100

【放射能測定装置（ベクレルモニター）】

   

model : FD-08Cs40 / FD-08Cs100
連続測定試料数：56検体/50検体
price：¥7.5M / ¥7.7M
detector : シンチレータ式 (CsI(Tl))
detector size :
thickness Pb：
検体容積 :  40mL / 100mL
ADC :  bit
測定核種 : Cs-134 Cs-137【のみ】
エネルギー分解能:
検出限界値（LLD ）　 :　　30Bq/kg / 10Bq/kg（1000秒測定時、３σ）

出典：
http://www.analytik-jena.de/files_db/1333343300_8238__15.pdf

補足：
テクノエックスホームページ：
http://techno-x.co.jp/web/
テクノエックス製品ページ：
http://techno-x.co.jp/web/product/fd_08.php
テクノエックス 谷口 一雄 社長ブログ：　2011-09-14 (水)
「大学時代に「全反射蛍光Ｘ線分析装置」の標準化（装置の測定値の信頼性基準）に携わりましたが、今まさに、セシウムにおける信頼性のある装置、測定値につ いて、真剣に各メーカーが取り組む必要があります。幸い、販売締結を行ったアナリティックイエナジャパンでは、化学分析の専門家チームや市場調査専門家 チームもあり、彼らの協力を得て、測定値の信頼性の向上、測定法の標準化などに取り組んでいく覚悟です。」

---

■2012.6.20追記　（文責：一ノ瀬）

ある方から、この機種はどう？っと質問受けたので、整理してみました。
ーーーーー
この機種は、５０検体を自動検査するという機能において、有用な確かな測定器だと高く評価しています。

ただ、テクノXのJSTのYuTube動画は頂けません。
理由は、眉唾部分が２カ所有るためです。
この２カ所が、この動画の技術的な信頼性を落としています。

この動画は、中立的な技術情報という観点よりは、
新しい技術を紹介する際に、特許明細書に述べられる表現方法「いかにこの技術は優れているかを精一杯背伸びして表現する」手法であると、「色メガネ」を掛けてから見ることをお勧めします。

■その１
NaI(Tl)シンチレーション式ガンマ線スペクトロメータ
とCsI(Tl)シリコンフォトダイオード半導体検出器
を比較して、
「CsIが良い」と言うために無理している点です。
１）．PMTとSi-PD
(PMT:Photo Multiplier Tube)
(Si-PD:シリコンフォトダイオード）
フォトマルチプライヤチューブを一般的に使用しています。
これは、高電圧をかけて、微細な光を検出します。
例のカミオカンデ（マゼラン星雲の超新星爆発によるニュートリノを捕らえてノーベル賞を受賞した小柴教授の作った世界一巨大なシンチレーション式放射線検出器）のセンサも同じで、浜松フォトクニスが有名なメーカーです。
このPMTに比べて、Si-PDは、「ノイズが出ない」から
高性能だとYuTube動画で言っている点が、？？な点です。
感度（フォトン検出効率）の観点から、PMTに勝てるセンサを知りません。

２）．NaIとCsI
また、結晶自体の性能について触れていませんが、
NaIとCsIの性能は以下の通りで、NaIの方が優れています。

表２．３：無機シンチレータの特性及び用途
（放射線計測学、オーム社、2003、page-36）
種類, 密度[g/cm^3], λ[nm], 減衰時間[μSec.], 相対効率[%]
NaI(Tl), 3.67, 410, 0.23, 100
CsI(Tl), 4.51, 565, 1.0, 45
CsI(Na), 4.51, 420, 0.63, 80
ZnS(Ag), 4.09, 450, 0.2, 130, α線、中性子
6LiI(Eu), 4.06, 470, 1.4, 35
CdWO4, 7.90, 490, 0.9~20, 17~20
Bi4Ge3O12, 7.13, 480, 0.3, 10

つまり、
CsIは、NaIに対して、感度(45/100)、光子エネルギー分解能、(1.0/0.23)ともに劣っている。
YuTube動画で、間違っていない点は、

（仮定１）もし、「Si-PDをセンサに使う」と決めた場合、
（仮定２）結晶の選択肢として、NaIとCsIの２種を比較した場合、
（結論）Siセンサの感度のマッチングは、NaI(λ=410nm)よりも、CsI(λ=565nm)の方が良い。
つまり、CsI+Si-PDがNaI＋Si-PDよりもシステムとして総合感度が高い。という点。（これも本当かどうか未検証です。）

この結論に導くために、無理矢理、「PMTはノイズが多く感度が低い」と評価を下げた点が、このYuTube Movieの全体の信頼性を落としている。と私は見ました。
つまり、技術的なMovieというよりも、特許明細書的な技術表現と言えるでしょう。

■その２
また、検出限界値　１７分測定、検体量１００ｍL、放射性セシウム検出限界値：10Bq/kg（１核種あたり）の能力というスペックであるのに対して、この動画を見ると、あたかも「測定時間：数十秒」で達成する能力があるように受け取られる点。
この表現方法も同様にこのMovieの全体の信頼性を落としている。

ただし、繰り返しますが、
この機種は、５０検体を自動検査するという機能において、有用な確かな測定器だと高く評価しています。

以上です。

ーーーーー

１００万円のベクレルモニター ひまわり

http://www.taugiken.jp/tau/

【放射能測定装置（ベクレルモニター）】

model : ひまわり
price：¥1M~
detector : シンチレータ式
detector size : 
thickness Pb：30mm
マネリ容器 :  mL
(内部容量 : 1728 mL = 120×120×120 mm^3)
ADC :  bit
測定核種 :
エネルギー分解能:
検出限界値　Cs-137　Bq/kg（時間測定時）
測定下限値　Cs-137　Bq/kg（分測定時）

■導入先：
長野県軽井沢町　R-DAN佐久・放射線測定室　2011.12.21開所

ベクレルモニター GDM-20

GDM-20

http://www.jemsci.co.jp/products/nai/
detector : NaI(Tl)


detector size : 3 x 3 inch
測定上限 ：



エネルギー分解能： 


γ線測定エネルギー範囲：


I/F :


大きさ(約)： 


質量：約360kg


定価：※直接メーカーに価格を問い合わせてください。

問い合わせ先：日本環境モニタリング株式会社
カタログ

ベクレルモニタ EMF-211

EMF-211

http://www.emf-japan.com/emf/emf1/emf211.html

detector : NaI(Tl)

detector size : 3 x 3 inch

測定上限 ：1,000,000Bq/kg (Cs-137を350mLポリ容器で測定した場合)
エネルギー分解能：Cs-137の662keVにおいて6.5%以下（FWHM）
γ線測定エネルギー範囲： 0.03～3MeV

ADC:

I/F :
大きさ(約)：幅36×奥行56×高さ38cm
質量：約190kg
定価：2.975M (税別）※直接メーカーに価格を問い合わせてください。

カタログ
問い合わせ先：EMFジャパン株式会社

特徴：

・2×2インチに比べ結晶の体積で約3.4倍、感度は2～3倍。
・Cs-137(662keV)のγ線を6～6.5％の高分解能で測定できるため、Cs-134の605keV・796keVと、Cs-137の662keVを明確に分離して測定することに成功しています。

遮蔽：
・本器には厚さ50mmの鉛+厚さ3mmの銅または真鍮から成る専用シールドを採用し、バックグラウンドのカウントを約1/20に減少させています。
・厚さ3mmの銅または真鍮は、自然界に存在する放射性同位元素から放出される高エネルギーγ線が本器の鉛シールドを貫通する際叩き出される75～80keVの特性X線や散乱線を低減する効果があります。

S/W：
・不確かさの定義は1σ・2σ・3σ・4σの中から選択できます
校正用線源：
・エネルギー校正用線源として、350mLポリ容器に入った塩化カリウムが付属しています。
・塩化カリウムには微量のK-40が含まれていますので、K-40の1461keVのγ線を利用してエネルギー目盛の校正を行います。また塩化カリウムを利用して検出器感度の簡易校正も行えます。

■追記
blog記事：ベクレルモニターLB200とEMF211との比較